Надбандажное уплотнение турбомашины

(21) 4288091/24-0 (22) 2107.87 (46) 30,01 90. Бю (71) Производстве атомного турбостртурбинный завод"(56) Кузьмичев Р,Коэффициент расхолотнения турбинношиностроение. 198рис. 3 б. ваний Г 5в поперечжности л. 1" 4нное объединениеоения "Харьковскийим. С.И,Кирова В Гоголев да надбандаж й ступени. Э 5, Ю 12, с. о уп- гома(54) НАДБАИАШИНЫ(57) Изобрстроению ипри созданрабочих кобин. Цельэкономичнодержит попльные выстполненныелеса 4 дроположенныедиального ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР 1 АЖНОЕ УПЛОТНЕНИЕ ТУРБОетение относится к турбоможет быть использовано ии надбандажных уплотнений лес паровых и газовых туризобретения - повышение сти ступени. Уплотнение соарно расположенные дроссеупы В 1 на статоре 2 и вына бандаже 3 рабочего коссельные гребни Г 5, расмежду В 1 с велициной разазора Р, обеспечивающей 80153933 отсутствие радиальных заде о статор 2. В 1 выполнены ном сечении в форме полуокру описанной радиусом г = (0,0025- 0,005)П, где Э - периферийный диаметр бандажа 3 рабочего колеса 4, Высота дроссельных Г 5 составляет (3-4)г. В этих пределах обеспечивается минималь ная протечка рабочего тела РТ через уплотнение. РТ с дозвуковой скоростью последовательно обтекает В 1 и Г 5, первоначально оказываясь в зоне конфузорного течения (область И), В области И происходит нарастание скорости потока, после чего РТ оказывается в зоне М диффузорного течения.В зоне И с возникновением положительного градиента давления Э Р/ЗХ0 происходит отрыв пограничного слоя от поверхности В 1 с образованием циркуляционного вихря К. Вихрь К занимает пространство от В 1 до Г 5, оттесняя линии тока РТ от радиального зазора. При этом создается дополнительное аэродинамическое сопротивление протецки РТ, цто повышает экономичность ступени при сохранении надежности ее работы, 4 ил.гИзобретение относится к турбостроению и может быть использовано присоздании надбандажных уплотнений рабочих колес паровых и газовых турбин.Цель изобретения - повышение экономичности ступени.На фиг, 1 представлено предлагаемое устройство, поперечный разрез,на фиг. 2 - выступ статора в увелиценном виде с эпюрами скоростей впограничном слое потока, на фиг. 3зависимость коэффициента дросселирования Е = Р /Р (Р и Р - соответственно давления перед и за уплотнением) от величины радиального зазорао для устройства - кривая А, нафиг. 1 - зависимость расхода пара через надбандажное уплотнение в зависимости от величины радиального зазора 20для устройства (кривая А),Надбандажное уплотнение турбомашины содержит расположенные попарнодроссельные выступы 1 на.:статоре 2 ивыполненные на бандаже 3 рабочего колеса ч дроссельные гребни 5, расположенные между выступами 1 с величинойрадиального зазора 3 , обеспечивающей отсутствие радиальных задеванийгребней 5 о статор 2, Дроссельные выс-З 0тупы 1 выполнены в поперечном сечениив форме полуокружности, описанной радиусом г = (0,0025-0,005)Л, где 0 -периферийный диаметр бандажа 3 рабочего колеса ч. Высота дроссельных гребней 5, составляет (3-4) т. Радиус полуокружности выступа 1 в пределах (0,0035-0,005)Пвыбирают для цилиндров высокогодавления (ЦВД) и в пределах (0,00250,0035)0 - для цилиндров среднего 40(ЦСД) или низкого давления (ЦНД).Соответственно высоту дроссельныхгребней 5 Ь = (3,5-1,0)г целесообразно применять для. ЦВД, а в пределах(3,0-3,5) - для ЦСД, ЦНД (тем самым 45учитывается изменение удельного обьема пара в цилиндрах).Для обеспечения в уплотнении тре-буемого разбега ротора с расстояниемежду центрами ВыступОВ 1 Определяют 50по уравнению1 : 2 Г - с + с,где г - радиус выступа 1;3 - принятый в уплотнении радиальный зазор, 55с - разбег ротора,Укаэанное расстояние между центрами каждой пары выступов 1 устраняет опасность набегания выступов 1 на гребни 5 рабочего колеса 11 при относительных осевых перемещениях ротора относительно статора 2. Расстояние между парами выступов 1 на статоре 2 определяется шириной лопатки рабочего колеса 4. В указанных геометрических пределах обеспечивается минимально возможная протечка рабочего телаУстройство работает следующим образом,Рабочее тело в надбандажном уплотнении последовательно обтекает дроссельные выступы 1 и гребни 5 уплот" нения, при этом течение потока в ла" биринтовом уплотнении всегда имеет дозвуковой характер, т.е. число Маха (1.При обтекании выступа 1 рабочеетело (на фиг.1 обозначено пунктирными линиями) первоначально оказывается в зоне конфузорного течения (областьМ). В этой области в силу уменьшенияпо ходу течения площади живого сечения происходит существенное нарастание скорости потока, которая дости-,гает своего докритического максимумав минимальном живом сечении у вершины выступа 1, после чего рабочее телооказывается в зоне диффузного течения И.В риффузорной области М с возникновением положительного градиента давдрления) 0 происходит отрыв пограахничного слоя от поверхности выступа1 в некоторой точке е с образованиемциркуляционного вихря К. Циркуляционный вихрь К занимает пространство отвыступа 1 до гребня 5, оттесняя линиитока протечек от радиального зазора,При этом .создается дополнительноеаэродинамическое сопротивление протечками,Этапы возникновения вихря показаны на фиг, 2 на примере изменения эпюры скоростей в пограничномслое выступа 1,ф о р мула и з о б р е т е н и яНадбандажное уплотнение турбомашины, содержащее дроссельные выступы, расположенные парами на статоре, и дроссельные гребни на рабочем колесе, размещенные против промежутков каждой пары выступов на статоре, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью15393316 повышения экономичности ступени, 0,005)Р, где Р - периферийный дидроссельные выступы в поперечном се- аметр бандажа рабочего колеса, а вычении выполнены в форме нолуокружнос- сота дроссельных гребней равна Ь = ти, описанной радиусом г = (0,0025 =(3 .4)гР РиеСоставитель В,КириллоРедактор Т.Парфенова Техред А.Кравчук Корректор О.Циплеф .ф.г 1 одписн еццо- цзцагецвскцй комбипат "Патент"г, Укг род, уц, Гагарина, 1 оиэв Заказ 198НИ 1 ИИ ГосуЛаретвецц1130 Тираж ч 18го комитета по изобрет 5, Москва ЖРаушс еццям ц открытиям при ГКНТ СССРкая цаб л, 4/5